新型單相逆變電源的研制?? 1前言 目前,變頻電源大多采用正弦脈寬調(diào)制,即所謂SPWM技術(shù)。其控制電路大多采用模擬方法實(shí)現(xiàn),電路比較復(fù)雜,有溫漂現(xiàn)象,影響精度,限制了系統(tǒng)的性能,以80C196MC或TMS320F240為核心組成的控制電路,能實(shí)現(xiàn)電源的全數(shù)字化控制,但系統(tǒng)較復(fù)雜,軟件工作量大,研制周期長(zhǎng)。而MITEL公司生產(chǎn)的增強(qiáng)型SPWM波產(chǎn)生器SA4828,可與單片機(jī)連接,完成外圍控制功能,使系統(tǒng)智能化。單片機(jī)只用很少的時(shí)間去控制它,因而有能力進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)、保護(hù)、控制、顯示等。基于上述原因,控制電路采用SA4828和AT89C52。同時(shí)為消除輸出濾波電感的噪音,將變壓器和電感集成在一起,利用輸出變壓器的漏感與電容組成LC低通濾波器,不但消除了輸出濾波電感產(chǎn)生的噪音,而且簡(jiǎn)化了主電路設(shè)計(jì)。 2硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路由主電路、控制驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路以及鍵盤(pán)顯示電路組成,系統(tǒng)框圖如圖1所示。 2?1主電路設(shè)計(jì) 如圖1所示,三相交流輸入電壓經(jīng)過(guò)整流濾波后作為逆變器的輸入,圖中虛線(xiàn)部分為輸出變壓器。從圖中可以看出,電路中沒(méi)有使用分離的濾波電感。而是根據(jù)磁路集成原理,將變壓器和濾波電感集成為一個(gè)磁性元件,再在變壓器的次級(jí)并以適當(dāng)?shù)碾娙荩M成濾波網(wǎng)絡(luò)。從電容兩端獲得正弦電壓輸出。 2?2控制、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 控制電路以AT89C52和SA4828為核心,完成SPWM波的產(chǎn)生、系統(tǒng)的檢測(cè)、控制、更新顯示以及查詢(xún)按鍵功能。SA4828是MITEL公司專(zhuān)門(mén)為電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)的三相SPWM波產(chǎn)生器,也可用于靜止變頻電源,它是SA8282的增強(qiáng)型,具有全數(shù)字化操作,輸出波形精度高;工作頻率范圍寬,輸出電源頻率可達(dá)4kHz,頻率控制精度達(dá)16位;工作方式靈活,配備微處理器接口,其工作參數(shù):載波頻率、電源頻率、輸出幅值、死區(qū)等都可以通過(guò)微處理器很方便寫(xiě)入,并只需在改變工作方式時(shí)才刷新。此外,它還具備看門(mén)狗定時(shí)、三相幅值獨(dú)立可調(diào)等功能。關(guān)于SA4828的具體資料,請(qǐng)參閱文獻(xiàn)[1]。本系統(tǒng)取SA4828的兩相四路SPWM輸出作為控制信號(hào)。
圖1系統(tǒng)框圖 工作時(shí),單片機(jī)首先對(duì)SA4828進(jìn)行初始化,定義載波頻率,電源頻率范圍、死區(qū)、最小脈沖取消時(shí)間等參數(shù)。然后向SA4828的控制寄存器傳送電源的頻率控制字和幅度控制字等參數(shù)。正常工作時(shí),根據(jù)需要對(duì)SA4828的控制數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的反饋與實(shí)時(shí)控制,以及調(diào)壓和調(diào)頻。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)壓功能,采用平均值反饋PI調(diào)節(jié)。輸出電壓經(jīng)隔離、取樣后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換結(jié)果參與PI運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果即為SA4828幅度控制寄存器的控制字。電壓調(diào)節(jié)時(shí),用戶(hù)通過(guò)控制面板的電壓調(diào)節(jié)按鍵改變PI算法中電壓的給定值,通過(guò)PI調(diào)節(jié)改變輸出電壓。頻率的控制無(wú)須構(gòu)成閉環(huán),調(diào)頻時(shí),單片機(jī)根據(jù)用戶(hù)設(shè)定直接修改SA4828頻率控制寄存器的控制字,以改變電源輸出頻率。 為能保存用戶(hù)調(diào)節(jié)結(jié)果,用戶(hù)調(diào)節(jié)后,將電壓、頻率給定值存入帶看門(mén)狗、欠壓保護(hù)的串行E2ROMX25045中,下次開(kāi)機(jī)時(shí),從中調(diào)出電壓和頻率給定值。系統(tǒng)采用LED顯示方式,同時(shí)顯示輸出電壓、電流和頻率,顯示電路以MAX7219為核心組成。 必須強(qiáng)調(diào)的是:SA4828對(duì)時(shí)鐘信號(hào)較敏感,CPU內(nèi)部時(shí)鐘電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)根本不能使SA4828正常工作,必須用獨(dú)立的外部振蕩電路產(chǎn)生工作時(shí)鐘,為使系統(tǒng)工作穩(wěn)定,可使單片機(jī)與SA4828公用同一時(shí)鐘源。 本系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路采用日本三菱公司生產(chǎn)的IGBT驅(qū)動(dòng)模塊M57959L,該模塊驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng),隔離性好,內(nèi)置集電極電壓檢測(cè)電路。 2?3保護(hù)電路 本系統(tǒng)保護(hù)功能全面,包括集電極過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)及過(guò)熱保護(hù)。集電極過(guò)壓保護(hù)信號(hào)由驅(qū)動(dòng)芯片M57959L提供;過(guò)流保護(hù)信號(hào)由霍爾傳感器取樣母線(xiàn)電流得到;過(guò)載保護(hù)信號(hào)通過(guò)取樣輸出電流獲得;過(guò)熱保護(hù)信號(hào)由溫度繼電器獲取。另外單片機(jī)的P2?3口也會(huì)輸出保護(hù)信號(hào)。各保護(hù)信號(hào)經(jīng)邏輯變換后一路和SA4828的SET?TRIP端相接,SET?TRIP端為自動(dòng)緊急保護(hù)關(guān)斷端口,當(dāng)此引腳出現(xiàn)高電平時(shí),SA4828會(huì)自動(dòng)關(guān)斷PWM輸出,直到SA4828復(fù)位;另一路接AT89C52的P3?5口,當(dāng)單片機(jī)查詢(xún)到此高電平時(shí),會(huì)在軟件上作相應(yīng)的保護(hù)處理,同時(shí)通過(guò)P2?3口輸出保護(hù)信號(hào),再度封鎖輸出。除此之外,當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到系統(tǒng)有異常情況時(shí),也會(huì)通過(guò)P2?3口輸出保護(hù)信號(hào)。 3軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)的一項(xiàng)核心工作,它決定逆變電源的輸出特性,如電壓、頻率范圍及穩(wěn)定度,系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度,保護(hù)功能的完善,工作可靠性等。系統(tǒng)軟件采用模塊化編程法。主程序框圖如圖2所示。單片機(jī)在初始化程序中完成對(duì)單片機(jī)、SA4828以及其它可編程器件的初始化,接著對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢,如果正常,則進(jìn)入緩啟動(dòng)模塊,通過(guò)SA4828,十分容易實(shí)現(xiàn)緩啟動(dòng)的功能,只需將SA4828幅度控制寄存器的控制字從0逐漸加到正常值。隨后進(jìn)入PI調(diào)節(jié)模塊,并利用輸出電壓穩(wěn)定后的時(shí)間進(jìn)行鍵盤(pán)掃描、故障檢測(cè)、更新顯示等。為防止意外情況而使程序陷入死循環(huán),設(shè)計(jì)了一個(gè)軟件看門(mén)狗,如果PI調(diào)節(jié)超時(shí),會(huì)引起軟件看門(mén)狗復(fù)位,使程序退出PI調(diào)節(jié)模塊。 PI調(diào)節(jié)模塊是系統(tǒng)程序中最重要的模塊,它決定逆變器輸出電壓的穩(wěn)定度、精度以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。程序框圖如圖3所示,采用帶死區(qū)的增量式PI算法,其表達(dá)式為:(1) 式中:Δu(K)=(KP+KI)e(K)-KPe(K-1)[2] 受運(yùn)算字長(zhǎng)的限制,而采樣周期又很小,增量式算法容易出現(xiàn)積分不靈敏區(qū)[2]。為消除積分不靈敏區(qū),在進(jìn)行PI運(yùn)算時(shí)先將式(1)兩邊同時(shí)除以2,采用雙字節(jié)補(bǔ)碼定點(diǎn)運(yùn)算,在輸出u(K)前,把PI算法算出的u(K)值左移一位作為輸出值。該方法大大縮小了積分不靈敏區(qū),而且便于編制程序。另外,在補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)可能引起溢出,所以在進(jìn)行補(bǔ)碼運(yùn)算后必須進(jìn)行溢出判斷。 為防止尖峰干擾,程序在A(yíng)D采樣后進(jìn)行了數(shù)字濾波,濾波方法為中位值濾波法[2]。
圖2主程序框圖
圖3PI調(diào)節(jié)子程序框圖 4抗干擾措施 對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),電力系統(tǒng)中的環(huán)境是十分惡劣的,微機(jī)系統(tǒng)抗干擾措施是否得當(dāng),有可能決定設(shè)計(jì)的成敗。本系統(tǒng)在硬件和軟件上均采用了較強(qiáng)的抗干擾措施。實(shí)踐證明,設(shè)計(jì)是成功的。 (1)硬件抗干擾措施如下: ——穩(wěn)定潔凈的電源是CPU系統(tǒng)工作穩(wěn)定的條件,采用高品質(zhì)的進(jìn)線(xiàn)濾波器,可以極大改善系統(tǒng)的工作環(huán)境; ——PCB板走線(xiàn)合理趨向與分布; ——采用硬件看門(mén)狗,防止程序跑飛; ——去耦電容的合理配置。 (2)軟件抗干擾措施如下: ——設(shè)計(jì)多個(gè)軟件看門(mén)狗,用以監(jiān)視整個(gè)程序和重要模塊的運(yùn)行; ——采用指令冗余技術(shù),減少程序跑飛的概率; ——設(shè)計(jì)軟件陷阱,將已跑飛的程序馬上拉回正常運(yùn)行軌道。 5研制結(jié)果 經(jīng)測(cè)試,本電源的主要技術(shù)指標(biāo)為: ——輸出電壓:100V~130V可調(diào),步進(jìn)1V,穩(wěn)定度1%; ——頻率:380~420Hz可調(diào),步進(jìn)0.1Hz,穩(wěn)定度0?1%; ——總諧波含量:≯3%; ——過(guò)載保護(hù):過(guò)載時(shí),最長(zhǎng)延時(shí)10min保護(hù),過(guò)載越重,保護(hù)時(shí)間越短,超過(guò)額定負(fù)載20%,立即保護(hù); ——系統(tǒng)噪音:≯45db。 實(shí)驗(yàn)表明:逆變器使用AT89C52及SA4828后,控制電路大為簡(jiǎn)化,降低了成本,提高了可靠性。主電路使用集成電感變壓器,簡(jiǎn)化了主電路設(shè)計(jì),大大減小了系統(tǒng)噪音。相信本電源有著良好的應(yīng)用前景。 |
新型單相逆變電源的研制
- 電源(244067)
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請(qǐng)問(wèn)LTSpice能否進(jìn)行閉環(huán)逆變電源的仿真?
目前在做UPS,單相380V 輸出,但對(duì)其中的功率控制不是太清楚,故想通過(guò)仿真軟件仿真后便于開(kāi)發(fā),請(qǐng)問(wèn)貴司有沒(méi)有關(guān)于逆變電源仿真的教程或者例子?
謝謝!
2024-01-03 07:17:55
誰(shuí)董逆變電源。
我的逆變電源,沒(méi)反應(yīng)了,起動(dòng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)L7812發(fā)熱很快,
2016-08-09 21:36:16
高壓逆變電源輸出率
高壓逆變電源輸出值一般多為市電高壓,那么如何才能夠使高壓值的電進(jìn)行更好合理的轉(zhuǎn)化呢?對(duì)市電有一些基本常識(shí)的人都會(huì)知道,高壓電源是不可以直接邊接到家用電器設(shè)備中的,不管是何做在大型的設(shè)備;都會(huì)有一個(gè)它
2013-09-04 11:55:07
高頻鏈逆變電源的設(shè)計(jì)
首先簡(jiǎn)要地介紹了逆變電源采用高頻鏈逆變技術(shù)的優(yōu)勢(shì),然后具體針對(duì)1000VA高頻鏈逆變電源進(jìn)行了主電路和控制方案的設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了考慮,最后給出了
2009-04-24 21:31:1942
單片機(jī)控制的簡(jiǎn)易單相逆變電源
文章介紹了用AT89C1051單片機(jī)控制的單相逆變器電源的設(shè)計(jì)方案,該方案通過(guò)消諧PWM控制可使逆變電源的輸出諧波明顯減少,并經(jīng)小容量的高通濾波后即可得到高質(zhì)量的正弦波電壓輸出.
2009-04-25 14:21:01113
電力逆變電源,三相逆變電源,工頻逆變電源
技術(shù)研制出的工頻智能型正弦波逆變電源。采用SPWM脈寬調(diào)制技術(shù)、IGBT功率模塊以及輸出隔離變壓器,使逆變電源的輸出為一穩(wěn)頻穩(wěn)壓、濾除雜訊、不受電網(wǎng)波動(dòng)干擾、低失真
2023-01-31 17:46:49
高頻鏈逆變電源的設(shè)計(jì)
摘要:首先簡(jiǎn)要地介紹了逆變電源采用高頻鏈逆變技術(shù)的優(yōu)勢(shì),然后具體針對(duì)1000VA高頻鏈逆變電源進(jìn)行了主電路和控制方案的設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了考慮,
2008-09-10 13:02:36540
基于DSP實(shí)現(xiàn)可并機(jī)的逆變電源
基于DSP實(shí)現(xiàn)可并機(jī)的逆變電源
摘要:介紹了一種可并機(jī)的逆變電源的結(jié)構(gòu)和原理,并以Motorola公司的DSP56F805型數(shù)字
2009-07-07 13:15:241165
一種簡(jiǎn)易數(shù)字控制的三相逆變電源的研制
一種簡(jiǎn)易數(shù)字控制的三相逆變電源的研制
摘要:研制了一種新型的三相逆變電源,采取了一種新型的SPWM數(shù)字控制方案,分
2009-07-08 10:20:191222
模塊化逆變電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
模塊化逆變電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
摘要:討論模塊化逆變電源的應(yīng)用場(chǎng)合及設(shè)計(jì)特點(diǎn),并以某定向陀螺用的逆變電源為例,
2009-07-10 11:31:071376
高頻鏈逆變電源的設(shè)計(jì)
高頻鏈逆變電源的設(shè)計(jì)
摘要:首先簡(jiǎn)要地介紹了逆變電源采用高頻鏈逆變技術(shù)的優(yōu)勢(shì),然后具體針對(duì)1000VA高頻鏈逆變電源進(jìn)
2009-07-15 08:09:221087
電力系統(tǒng)用單相逆變電源的研制
電力系統(tǒng)用單相逆變電源的研制
DevelopmentofSingle-phaseInverse-changePowerSupply(PS)
AppliedtoPowerSystem
2009-07-27 10:21:301149
逆變電源技術(shù)專(zhuān)題
逆變電源是電源學(xué)習(xí)及設(shè)計(jì)中不可或缺的,本專(zhuān)題深入的講解了逆變電源方面的知識(shí),涵蓋車(chē)載逆變電源,正弦波逆變電源,PWM逆變電源、電力逆變電源等這些最常見(jiàn)的類(lèi)型,并為電源工程師整理了逆變電源原理,逆變電源設(shè)計(jì)及高頻逆變電源的知識(shí)。
2012-07-03 17:26:26
300W單相逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
300W單相逆變電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),有需要的下來(lái)看看。
2016-03-28 15:35:5937
SVPWM開(kāi)關(guān)優(yōu)化模式在單相車(chē)載逆變電源中的應(yīng)用
SVPWM開(kāi)關(guān)優(yōu)化模式在單相車(chē)載逆變電源中的應(yīng)用。
2016-03-25 10:35:0716
基于DSP雙閉環(huán)控制的單相逆變電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
基于DSP雙閉環(huán)控制的單相逆變電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2016-03-28 15:39:3057
基于瞬時(shí)無(wú)功理論的單相逆變電源并聯(lián)控制技術(shù)
基于瞬時(shí)無(wú)功理論的單相逆變電源并聯(lián)控制技術(shù)。
2016-03-30 11:06:0215
基于狀態(tài)觀(guān)測(cè)器的單相逆變電源控制技術(shù)研究
基于狀態(tài)觀(guān)測(cè)器的單相逆變電源控制技術(shù)研究。
2016-03-30 11:22:3853
一種新型交流PI調(diào)節(jié)器及其在逆變電源中的應(yīng)用
一種新型交流PI調(diào)節(jié)器及其在逆變電源中的應(yīng)用。
2016-03-31 09:45:5519
逆變電源中MOSFET的驅(qū)動(dòng)
大家知道,逆變電源中用的最多的功率器件就是MOSFET了。特別是在低壓供電的中小功率逆變電源中,到處都可以看到 MOSFET的身影。如何用好MOSFET,關(guān)系到逆變電源的各種性能,如效率、可靠性、安全性等。所以這次和大家一起來(lái)探討下逆變電源中MOSFET的驅(qū)動(dòng)。
2017-08-30 11:02:5333
單相正弦波逆變電源電路設(shè)計(jì)
變換器效率低、體積大。也有些采用單級(jí)逆變升壓的方式,輸入電壓經(jīng)過(guò)兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的同步boost電路按正弦波實(shí)現(xiàn)升壓交流輸出,整個(gè)拓?fù)湫实?,波形失真大,控制方法?fù)雜。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的直流24 V轉(zhuǎn)換為36 V交流單相正弦波逆變電源,
2017-11-06 15:48:5835
逆變器的分類(lèi)及單相正弦逆變電源波形控制的實(shí)現(xiàn)(畢業(yè)設(shè)計(jì))
系統(tǒng),本文在深入分析逆變電源技術(shù)理論及實(shí)驗(yàn)需求的基礎(chǔ)上,對(duì)整個(gè)硬件系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì),研制了一臺(tái)直流輸入電壓24V,輸出電壓為AC220V、額定功率600VA的單相正弦逆變器樣機(jī)。通過(guò)分析、對(duì)比幾種常用的逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理
2017-12-08 14:16:5834
13kW全橋移相逆變電源的設(shè)計(jì)
13kW全橋移相逆變電源的設(shè)計(jì)(安徽理士電源技術(shù)有限公司招聘電話(huà))-13kW全橋移相逆變電源的設(shè)計(jì) ? ? ? ? ? ? ? ?
2021-08-31 19:09:0885
全橋逆變電源總原理圖
全橋逆變電源總原理圖(深圳市核達(dá)中遠(yuǎn)通電源技術(shù)股份有限公司工程師)-全橋逆變電源總原理圖 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
2021-08-31 19:45:2946
基于FPGA的逆變電源的設(shè)計(jì)
基于FPGA的逆變電源的設(shè)計(jì)(電源技術(shù)離線(xiàn)作業(yè))-該文檔為基于FPGA的逆變電源的設(shè)計(jì)總結(jié)文檔,是一份很不錯(cuò)的參考資料,具有較高參考價(jià)值,感興趣的可以下載看看………………
2021-09-16 11:31:2619
單相正弦波逆變電源設(shè)計(jì)
單相正弦波逆變電源設(shè)計(jì)(肇慶理士電源技術(shù)有限公司)-本單相正弦波逆變電源的設(shè)計(jì),以12V蓄電池作為輸入,輸出為36V、50Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波交流電。該電源采用推挽升壓和全橋逆變兩級(jí)變換,在控制電路
2021-09-27 16:22:1751
車(chē)載逆變電源逆變器的研究
車(chē)載逆變電源逆變器的研究(電源技術(shù)作業(yè)答案)-基于pic單片機(jī)車(chē)載逆變電源逆變器的研究
2021-09-29 15:28:5071
什么是逆變電源 逆變電源的優(yōu)點(diǎn)介紹 逆變電源的作用
什么是逆變電源 逆變電源的優(yōu)點(diǎn)介紹 逆變電源的作用? 逆變電源是一種將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電源設(shè)備。逆變電源通過(guò)電子元件的工作原理,將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為輸出的交流電,供應(yīng)給各種需要交流電的設(shè)備
2024-02-01 09:25:51415
評(píng)論
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